CN103472873B - 一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法及系统，使用传感器测量所述烧结烟气脱硫塔入口处的温度T、压力P、流量F、颗粒浓度PC及二氧化硫浓度S；计算其每秒的变化率：温度(T(t))、压力(P(t))、流量(F(t))、颗粒浓度(PC(t))及二氧化硫浓度S(t)，根据下述公式动态地计算出入口二氧化硫实时浓度延时时间t，建立方程；据求取的二氧化硫实时浓度控脱硫剂的投放量，从而有效的防止出口处二氧化硫的不达标排放。本发明通过温度、压力等实时值动态拟合出二氧化硫浓度变化率，从而得出二氧化硫浓度，从实时测量的值得到延时测量的值，有效解决了二氧化硫浓度滞后对脱硫效率的影响，为脱硫系统的稳定提高了保障，解决不同因素对脱硫效率的影响。

Description

一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法及系统

技术领域

本发明属于防治大气污染的烟气脱硫技术领域，尤其涉及一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法。

背景技术

烧结机烟气中含有大量的二氧化硫(SO₂)，控制二氧化硫的排放量是我国环保的重点。烧结烟气流量变化大，幅度可达到40％左右；二氧化硫浓度低且变化大，一般二氧化硫浓度范围在400-3000mg/Nm³之间；温度变化大，一般在85-150℃。因此，烧结烟气工况极不稳定。传统的湿法烧结烟气脱硫工艺通常以下两种控制发式：

A、通过脱硫液PH值控制脱硫剂的供给量。这种控制方式只适用于工况极稳定的烟气脱硫，如这种单一控制方式使用在工况及不稳定的烧结烟气上，必定引起脱硫效率的低下和资源的浪费，造成脱硫成本的增加。

B、通过二氧化硫浓度PID控制脱硫剂的供给量。这种控制方式理论上可适用烧结烟气脱硫装置上，但是二氧化硫浓度测量一般具有一定几秒的滞后性，即使适用PID控制技术也很难即时跟踪二氧化硫的浓度的变化，必定引起脱硫效率的低下，造成烟气的不达标排放。

针对烧结烟气的工况特点，需要一种智能化、响应快的烧结烟气二氧化硫浓度测算系统，来控制烧结烟气脱硫装置的稳定运行。本技术利用烧结烟气的相关性，一种工况变化时、其它工况也相应发生变化。该系统通过烟气管道的温度、流量、压力、颗粒浓度等动态拟合出二氧化硫的浓度，经分析后及时输出控制命令，进而有效调节脱硫装置的运行状态，使引风机、氧化压缩风机、脱硫剂泵、浆液循环泵、烟气热交换器等各单元的运行参数与烟气工况相匹配。

现有的控制方式单一，使用在工况及不稳定的烧结烟气上，必定引起脱硫效率的低下和资源的浪费，造成脱硫成本的增加；二氧化硫浓度测量一般具有一定几秒的滞后性，即使适用PID控制技术也很难即时跟踪二氧化硫的浓度的变化，必定引起脱硫效率的低下，造成烟气的不达标排放。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法，旨在解决现有烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的控制方式单一，脱硫效率的低下和资源的浪费，脱硫成本的高；烟气的不达标排放的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法，该控制方法借助于传感器在烧结烟气脱硫的过程中实时求取二氧化硫的浓度，包括如下步骤：

使用传感器测量所述烧结烟气脱硫塔入口处的温度T、压力P、流量F、颗粒浓度PC及二氧化硫浓度S；

计算其每秒的变化率：温度(T(t))、压力(P(t))、流量(F(t))、颗粒浓度(PC(t))及二氧化硫浓度S(t)，

根据下述公式动态地计算出入口二氧化硫实时浓度延时时间t，建立方程S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)；其中C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24通过求解得到；

根据求取的二氧化硫实时浓度控脱硫剂的投放量，从而有效的防止出口处二氧化硫的不达标排放。

进一步，温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度每秒的变化率为百分比，计算公式为：

$T\left(t\right)=\frac{T_{t+1}}{T_t};$

$P\left(t\right)=\frac{p_{t+1}}{p_t};$

$F\left(t\right)=\frac{F_{t+1}}{F_t};$

$\mathrm{PC}\left(t\right)=\frac{{\mathrm{PC}}_{t+1}}{{\mathrm{PC}}_t};$

$S\left(t\right)=\frac{S_{t+1}}{S_t}.$

进一步，该控制方法测算出温度、压力、流量、颗粒浓度二氧化硫变化率8组数据。

进一步，通过烟气管道抽气孔输入二氧化硫浓度为200至500pmm的标准气体，检测二氧化硫检测的滞后时间t。

进一步，通过PLC控制器按1秒周期反复采集温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度传感器的值，并反复计算获得二氧化硫的实时浓度；并且实时地根据计算值控制所述脱硫剂的使用量。

本发明的另一目的在于提供一种烧结烟气脱硫装置使用的控制系统，所述控制系统包括：

用于接收传感器的数据，计算二氧化硫浓度的处理器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的温度进行监测的温度传感器模块；与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的压力进行监测的压力传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的流量进行监测的流量传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的颗粒浓度进行监测的颗粒浓度监测模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的二氧化硫浓度进行测量的二氧化硫浓度测量模块。

本发明提供的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法，通过处理器模块按1秒周期反复采集温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度传感器的值，并反复计算获得二氧化硫的实时浓度；并且实时地根据计算值控制所述脱硫剂的使用量。本发明通过温度、压力、流量、颗粒浓度的实时值动态拟合出二氧化硫浓度变化率，从而得出二氧化硫浓度，从实时测量的值得到延时测量的值，有效解决了二氧化硫浓度滞后对脱硫效率的影响，为脱硫系统的稳定提高了保障。本发明通过迭代法不停计算出C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24，从而得出实时的二氧化硫浓度变化率，有效的解决了脱硫过程中环境的又一不确定因素的影响，解决不同因素对脱硫效率的影响。

附图说明

图1是本发明实施例提供的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的控制结构框图；

图中：1、处理器模块；2、温度传感器模块；3、压力传感器模块；4、流量传感器模块；5、颗粒浓度监测模块；6、二氧化硫浓度测量模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的流程。为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。

本发明的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法，该烧结烟气脱硫装置使用的控制方法包括以下步骤：

步骤一，从抽气孔输入标准气体、计算检测二氧化硫延时时间t；

步骤二，测量反应器入口处温度、压力、流量、颗粒浓度；

步骤三，测算出温度、压力、流量、颗粒浓度二氧化硫变化率8组数据；

步骤四，延时时间t，建立方程S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)；其中C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24通过求解得到；

步骤五，求解C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24；

步骤六，通过C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24反解出实时的二氧化硫浓度；

步骤七，实时控制脱硫剂的使用量。

作为本发明实施例的一优化方案，在步骤一中，通过烟气管道抽气孔输入二氧化硫浓度为200至500pmm的标准气体，检测二氧化硫检测的延时时间t。

作为本发明实施例的一优化方案，在步骤二和步骤三中，温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度每秒的变化率为百分比，计算公式为：

$T\left(t\right)=\frac{T_{t+1}}{T_t};$

$P\left(t\right)=\frac{p_{t+1}}{p_t};$

$F\left(t\right)=\frac{F_{t+1}}{F_t};$

$\mathrm{PC}\left(t\right)=\frac{{\mathrm{PC}}_{t+1}}{{\mathrm{PC}}_t};$

$S\left(t\right)=\frac{S_{t+1}}{S_t}.$

作为本发明实施例的一优化方案，在步骤四和步骤六中，需要建立的方程为：S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)，求解C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24；

在步骤六中，通过方程S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)反解出实时的二氧化硫浓度。

作为本发明实施例的一优化方案，烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的控制结构框图包括：

用于接收传感器的数据，计算二氧化硫浓度的处理器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的温度进行监测的温度传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的压力进行监测的压力传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的流量进行监测的流量传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的颗粒浓度进行监测的颗粒浓度监测模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的二氧化硫浓度进行测量的二氧化硫浓度测量模块。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的流程包括以下步骤：

S101：从抽气孔输入标准气体、计算检测二氧化硫延时时间t；

S102：测量反应器入口处温度、压力、流量、颗粒浓度；

S103：测算出温度、压力、流量、颗粒浓度二氧化硫变化率8组数据；

S104：延时时间t，建立方程S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)；

S105：求解C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24；

S106：通过C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24反解出实时的二氧化硫浓度；

S107：实时控制脱硫剂的使用量。

反应器出口处的氮氧化物浓度的期望值等于：

[(入口氮氧化物浓度*流量)*(1-K1)]/出口气体流量，

即：Dn4＝Dn1L1(1-K1)/L4。

如图2所示是本发明的烧结烟气脱硫装置使用的控制方法的控制结构框图包括：处理器模块1、温度传感器模块2、压力传感器模块3、流量传感器模块4、颗粒浓度监测模块5、二氧化硫浓度测量模块6，温度传感器模块2、压力传感器模块3、流量传感器模块4、颗粒浓度监测模块5、二氧化硫浓度测量模块6连接处理器模块1，温度传感器模块2、压力传感器模块3、流量传感器模块4、颗粒浓度监测模块5、二氧化硫浓度测量模块6根据需要把数据传送给处理器模块1，处理器模块1进行计算得出实时二氧化硫浓度。

一般情况下，我们采用电化学传感器测量二氧化硫的浓度；采用皮托管测量烧结烟气流量的变化。采用绝压变送测量烟气压力的变化；采用铂热电阻随温度产生变化的特性来测量气体温度；采用光闪烁法测量烟气的颗粒物浓度。

本发明通过烧结烟气二氧化硫浓度、温度、压力、流量及颗粒浓度具有相关性，五个因素之间存在联系，一个变量会随着另一个变量变化。该方法通过温度、压力、流量、颗粒浓度的实时值动态拟合出二氧化硫浓度变化率，从而得出二氧化硫浓度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种烧结烟气脱硫装置使用的控制方法，其特征在于，该控制方法借助于传感器在烧结烟气脱硫的过程中实时求取二氧化硫的浓度，包括如下步骤：

使用传感器测量烧结烟气脱硫塔入口处的温度T、压力P、流量F、颗粒浓度PC及二氧化硫浓度S；

计算其每秒的变化率：温度(T(t))、压力(P(t))、流量(F(t))、颗粒浓度(PC(t))及二氧化硫浓度S(t)，

根据下述公式动态地计算出入口二氧化硫实时浓度延时时间t，建立方程S(t)＝C11T(t)+C12P(t)+C13F(t)+C14PC(t)+C21T²(t)+C22P²(t)+C23F²(t)+C24PC²(t)；其中C11、C12、C13、C14、C21、C22、C23、C24通过求解得到；

根据求取的二氧化硫实时浓度控制脱硫剂的投放量，从而有效的防止出口处二氧化硫的不达标排放；

温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度每秒的变化率为百分比，计算公式为：

$T\left(t\right)=\frac{T_{t+1}}{T_t};$

$P\left(t\right)=\frac{p_{t+1}}{p_t};$

$F\left(t\right)=\frac{F_{t+1}}{F_t};$

$PC\left(t\right)=\frac{{\mathrm{PC}}_{t+1}}{{\mathrm{PC}}_t};$

$S\left(t\right)=\frac{S_{t+1}}{S_t};$

该控制方法测算出温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度的变化率8组数据；

通过烟气管道抽气孔输入二氧化硫浓度为200至500pmm的标准气体，检测二氧化硫的滞后时间t；

通过PLC控制器按1秒周期反复采集温度、压力、流量、颗粒浓度及二氧化硫浓度传感器的值，并反复计算获得二氧化硫的实时浓度；并且实时地根据计算值控制所述脱硫剂的使用量。

2.一种烧结烟气脱硫装置使用的控制系统，其应用权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

用于接收传感器的数据，计算二氧化硫浓度的处理器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的温度进行监测的温度传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的压力进行监测的压力传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的流量进行监测的流量传感器模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的颗粒浓度进行监测的颗粒浓度监测模块；

与处理器模块连接，用于对烧结烟气脱硫装置中烟气的二氧化硫浓度进行测量的二氧化硫浓度测量模块。